Introducción a la máquina de llenado de cerveza

Desde la década de 1980, sobre la base de digerir y absorber la tecnología de fabricación avanzada extranjera, primero hemos desarrollado un sistema de control de gas líquido de la máquina de llenado de cerveza con nuestras propias características en China. Han pasado casi 20 años desde su desarrollo, y ahora se ha desarrollado para la cuarta generación, básicamente en paso con el desarrollo de la tecnología internacional de control de gas líquido de la máquina de llenado. En este proceso, a través de la investigación sobre el proceso físico del llenado de cerveza, la comunicación y la discusión con los fabricantes de equipos nacionales y extranjeros, se encuentra que algunos problemas deben aclararse, algunos problemas deben explicarse y algunos otros problemas valen más investigaciones y discusiones. Antes de discutir los problemas específicos, en primer lugar, la connotación del llenado de cerveza se analiza científicamente. La cerveza es una especie de comida líquida elaborada por la reacción bioquímica. Su matriz es agua. Debe seguir los principios básicos de la hidrodinámica, como la conservación de la energía, la continuidad de los fluidos y el equilibrio de la fuerza. Su cuerpo principal son los metabolitos de las reacciones microbianas y bioquímicas, así como algunas sustancias inorgánicas. Entre ellos, el dióxido de carbono y la proteína en el microorganismo y el metabolito son los principales factores que deben enfrentarse en el proceso de llenado de cerveza, que también es la dificultad del relleno de cerveza diferente del relleno de alimentos líquidos. Por ejemplo, reduzca la cantidad de oxígeno para reducir el espacio vital de los microorganismos; Siga la Ley de Solubilidad de Gas de Henry en la química física, determine la presión posterior de acuerdo con el contenido de dióxido de carbono y la temperatura de llenado; La proteína es fácil de burbujear bajo la acción del gas de dióxido de carbono, y el tiempo de retención de burbujas es largo, etc. El relleno se refiere al llenado de productos básicos, que se comercializarán en el mercado. Por lo tanto, se debe medir el volumen, calidad o nivel de líquido bajo un determinado contenedor. Es imposible mejorar la calidad de cualquier empaque de alimentos, e inevitablemente tendrá un impacto. El principio de la tecnología de envasado es minimizar el impacto adverso. I. El núcleo de la tecnología de llenado de cerveza es la válvula de llenado. En los medios de comunicación y las reuniones profesionales en China, a menudo podemos ver y escuchar algunas opiniones. El aumento en el número de válvulas de llenado se publicita como un progreso tecnológico, y los fabricantes también lo usan como anuncio. Parece que cuanto más la cabeza de llenado, más avanzada sea la tecnología de llenado, más rápida será la velocidad de llenado. De hecho, no importa cuántas válvulas haya, en lo que respecta a cada válvula de llenado, su estado de trabajo y proceso son los mismos. El aumento en el número de válvulas se debe solo al gran diámetro del cilindro, algunos cambios en la potencia y la transmisión requeridas, y no hay progreso en la tecnología de llenado. La llamada alta velocidad de llenado de alta velocidad se refiere al aumento de la velocidad tangente de botellas entradas y salientes y el aumento del número de botellas llenas en el tiempo de la unidad. Sin embargo, la velocidad angular de la máquina de relleno es la misma, es decir, el tiempo requerido para llenar cada botella de cerveza no cambia en absoluto. Para cada válvula de llenado, sigue siendo un círculo para completar el proceso de llenado. El cambio real es el sistema de transmisión, el sistema de transmisión sin presión de alta velocidad y el sistema de transmisión sin bloqueo es la tecnología central del llenado de alta velocidad. Mientras la válvula de llenado tenga la misma función y estructura, su rendimiento técnico de llenado es el mismo. Para cada válvula de llenado, excluyendo los errores de mecanizado y ensamblaje, debe ser idéntico en teoría. Es la válvula de llenado en sí, no el número de válvulas, lo que determina la calidad de llenado y el nivel técnico. Por ejemplo, las compañías KHS y Krones de Alemania clasifican y forman su propia serie de productos basada en la función y la estructura de la válvula de llenado; Mientras que las empresas nacionales, la mayoría de las cuales realizan artículos sobre el número de cabezas, aún no han formado una serie de productos con válvula como tecnología central. En la actualidad, en China, hasta donde yo sé, solo la válvula de llenado mecánica externa de Nanqing, cuyo rendimiento es superior a otras válvulas mecánicas existentes, es la única tecnología central de llenado con sus propios derechos de propiedad intelectual. Con este fin, hace dos años, escribí y publicité este logro innovador en los periódicos relevantes. Después de la exhibición de tecnología y equipos de fabricación de cerveza y bebidas de China de China 2000, he comentado sobre las diferencias entre exhibiciones extranjeras y nacionales. Los expositores extranjeros muestran principalmente tecnología, mientras que los expositores nacionales muestran principalmente capacidad de procesamiento y nivel de fabricación. Muestra que las empresas chinas no se han convertido realmente en el principal cuerpo de desarrollo tecnológico e innovación. El núcleo de la tecnología de llenado de cerveza es la válvula de llenado. Solo cuando hay una válvula puede ser orgánico; La máquina se divide de acuerdo con la válvula. El progreso de la tecnología de llenado se refleja principalmente en el rendimiento técnico de las válvulas, en lugar del número de válvulas. La clave para mejorar el nivel de tecnología de llenado es llevar a cabo la investigación de la tecnología de válvula única de la válvula de llenado. 2 、 La clave para el relleno suave de la cerveza es la válvula de apertura de presión igual de la válvula de llenado. En la década de 1980, China importó dos tipos de tecnologías de fabricación de la máquina de llenado de válvulas mecánicas de Alemania, una es la máquina de tubo larga externa de Sen Company, la otra es la máquina de tubo corta interna de H&K Company. Por varias razones, si la fabricación de botellas de vidrio de China no está estandarizada, la mayoría de las cervecerías en China las adoptan con la máquina de tubos cortos, este documento toma la máquina de tubo corta como ejemplo para discutir el relleno estable de la cerveza. La espuma de cerveza es una característica del sabor a la cerveza. Es uno de los principales índices para evaluar la calidad de la cerveza. La cerveza debe estar llena de cerveza de espuma. Sin embargo, esta característica de la cerveza trae muchos problemas al relleno, y el fenómeno contra la burbuja a menudo se puede ver en el sitio de llenado de la cervecería. Las causas de la cerveza contra la burbuja pueden ser las siguientes: el posicionamiento y la alineación de la botella no están en su lugar, el defecto de la boca de la botella no se sella firmemente y el anillo de sellado envejece para formar un relleno de presión desigual; El contenido de dióxido de carbono es demasiado alto o la presión posterior es demasiado baja para hacer que el dióxido de carbono se desborde con el licor; La velocidad de flujo es demasiado rápida o el flujo a lo largo de la pared interna de la botella no se forma para causar una perturbación excesiva a la cerveza, etc. Una vez que se forme la espuma, llevará un cierto tiempo desaparecer. Una vez que la espuma que flota en la superficie líquida de la cerveza alcanza la parte inferior de la tubería de retorno, afectará la velocidad de gas de retorno normal, lo que dará como resultado un nivel de líquido desigual. La válvula mecánica se abre bajo la fuerza de la fuerza de resorte. Teóricamente, la válvula debe abrirse cuando la presión de inflación en la botella es igual a la presión posterior en el cilindro. La fuerza de resorte solo se usa para superar la diferencia de presión estática entre el nivel de líquido en el cilindro y el puerto de la válvula, pero de hecho, debe superar la fuerza de fricción cuando se abre la válvula, y debe haber espacio, es decir, la válvula se abre cuando la presión de inflación es menor que la presión posterior. Por lo tanto, para todo el relleno abriendo la válvula con resorte, al abrir la válvula, la fuerza para empujar el flujo del fluido aumenta la presión diferencial entre la presión posterior y la presión en la botella, que es la válvula de apertura de presión diferencial. Después de que se abre la válvula, debido a la comunicación de la presión posterior entre el tubo de retorno de aire y el cilindro, la fuerza adicional desaparece cuando se abre la válvula, formando un relleno de igual presión. Sin embargo, cuando la presión diferencial abre la válvula, la espuma producida por la fuerza más grande no desaparecerá. Afectará todo el proceso de llenado, y la fuerza de primavera es inconsistente. La intensidad de perturbación causada por la fuerza adicional desigual es diferente. El nivel desigual es el resultado inevitable. Esta es la razón principal de la mala consistencia de llenar el nivel de líquido de la máquina de carreras de válvulas mecánicas domésticas, que está relacionada con el material y la tecnología de la primavera, el nivel de tecnología de fabricación y la gestión de calidad de la válvula de llenado. Se observa que la máquina de llenado de la válvula mecánica de la compañía alemana KHS y Krones puede ver el proceso de llenado al abrir la placa de relleno de la máquina de relleno en condiciones normales de funcionamiento. Puede ver que hay un nivel de líquido alto y bajo en la línea diagonal, y no hay mucha diferencia en el número de burbujas que flotan en la superficie líquida, y la consistencia de la altura del líquido es mejor después del llenado. La razón es que la consistencia de la apertura de la válvula es mejor, y la consistencia de la fuerza de resorte y la fuerza de fricción estática a superar es mejor. La forma de resolver el problema es mejorar el proceso de fabricación de la válvula al nivel de KHS y Krones, pero esto aún no elimina la fuerza adicional al abrir la válvula. Otro método es abrir la válvula activamente sin resorte en absoluto, al igual que la válvula de llenado electrónica cuando está bajo presión constante, para eliminar la fuerza adicional al abrir la válvula de la fuente y realizar el relleno con igual presión abierta la válvula. Este es el principio central de la válvula de llenado externa de la maquinaria de luz nanjing. De hecho, la razón es muy simple, es decir, la velocidad de llenado de la cerveza debería seguir la regla lenta y rápida. El comienzo lento es evitar mucha espuma, y ​​el final es reducir la inercia del flujo y hacer que el nivel de líquido sea preciso. Sin embargo, el ayuno en el medio no es lo más rápido posible. El límite debe ser no espuma. Además, el caudal está restringido por el diámetro exterior del tubo de retorno de aire y el diámetro interno de la boca de la botella. En la válvula mecánica tradicional, debido a que la válvula de resorte es una válvula de presión diferencial, no puede comenzar lentamente. Cuando la cerveza abre la válvula, la burbuja es inevitable, por lo que el nivel de líquido no puede ser muy preciso. Además, cuando la válvula de presión diferencial de primavera se infla después de la primera evacuación, el tiempo de inflación debe ajustarse más corto para evitar que la válvula de vino se abra por error, lo que daña virtualmente el efecto de evacuación. Por lo tanto, aparece la válvula de llenado electrónica que puede superar este defecto. La válvula de llenado mecánica externa de Nanjing Light Machinery Co., Ltd. también puede lograr este objetivo. En resumen, la clave para el relleno suave de la cerveza es abrir la válvula a la misma presión de la válvula de llenado, o la clave es evitar la espuma de la cerveza tanto como se abra al abrir la válvula. 3 、 En la actualidad, la operación de exceso de velocidad de la máquina de llenado de cerveza se basa básicamente en el siguiente proceso tecnológico: alimentación de botellas → vacío → llenado de dióxido de carbono → vacuuming → llenado de dióxido de carbono → relleno → parente → alivio de presión → válvula mecánica y valvela electrónica de descarga de botellas, que es el mismo proceso tecnológico. En términos de distribución de tiempo, las válvulas mecánicas generalmente se distribuyen en forma de ángulo de rotación, porque los controles deslizantes o paletas que controlan el bombeo de vacío, la inflación, la apertura y el cierre de las válvulas de vino (las válvulas mecánicas tradicionales solo tienen válvulas cerradas) y las acciones de alivio de presión se colocan en el anillo de control según el tamaño del ángulo de rotación, que en realidad se determina por el tiempo de rotación de la correspondencia bajo el tiempo de rotación que se muestra en la velocidad de operación normal, el tiempo de fabricación se da el tiempo de fabricación. Cuando la velocidad es más baja que la velocidad de operación normal, el tiempo para que se complete todo el proceso aumentará, de lo contrario, se acortará el tiempo para la operación de exceso de velocidad. Por lo tanto, el funcionamiento de la velocidad sobre la válvula mecánica puede afectar la calidad del llenado de cerveza, como el aumento del contenido de oxígeno y el nivel de líquido desigual, e incluso el fenómeno de la burbuja anti -burbuja. Debido a que en la operación de exceso de velocidad, el control deslizante o la paleta completan el control de todas las válvulas en el anillo de control, el tiempo entre el control deslizante o la paleta de la válvula de vino inevitablemente reducirá, lo que afectará la calidad de llenado de todo el proceso de llenado. El control electrónico de la válvula de llenado es controlar en el tiempo y la secuencia, y el tiempo para completar cada proceso de proceso de llenado permanece sin cambios cuando cambia la velocidad. Si no hay límite de velocidad en el procedimiento, la exceso de velocidad solo afectará el tiempo de alivio de la presión, es decir, afectará el último procedimiento y no afectará el procedimiento anterior, como la evacuación, el relleno, etc. en una palabra, cuando la válvula de llenado se determine, el tiempo para completar cada sección del proceso de llenado también se determina. A menos que haya un gran margen en cada sección al diseñar o dar datos técnicos, inevitablemente tendrá un impacto negativo en la calidad de llenado. Por lo tanto, si queremos mejorar la eficiencia de producción, debemos comenzar a mejorar la eficiencia de toda la línea y la confiabilidad de la operación, en lugar de aumentar la velocidad de la máquina de llenado.

4 、 A fines de la década de 1980, desarrollamos el sistema de control de gas líquido de la primera máquina de llenado de cerveza en China para la máquina de llenado de botellas / horas 20000 producida por Guangzhou Light Industry Co., Ltd., que se puso en operación de prueba en el tercer taller de envases de Yanjing. En la depuración, a veces hay fenómeno vacío y completo de cilindros. Después del análisis, se determina que el fenómeno es causado por la fluctuación de la presión posterior en el cilindro. Cuando se toman medidas para estabilizar la presión posterior, el nivel de líquido en el tanque de vino es estable en una determinada posición durante la operación normal, excepto por la fluctuación durante el inicio y el apagado. Sin embargo, el operador aún necesita observar el nivel de líquido en cualquier momento, ajustar el ajuste del flujo de reabastecimiento del aire de dióxido de carbono, que esencialmente para ajustar la presión posterior. El esquema de control del nivel de líquido en el tanque de vino proviene de H&K Company de Alemania. En ese momento, utilizó el instrumento neumático de Taylor Company para controlar el nivel de líquido en el tanque de vino midiendo la presión estática en la tubería de entrada de licor. Al principio, no hicimos un análisis en profundidad de este esquema de control y seguimos este método. Solo cambiamos el instrumento neumático al instrumento eléctrico, mientras que el actuador todavía usaba la válvula neumática. Cuando cumplimos con los problemas anteriores en el sitio de depuración, utilizamos los principios básicos de la hidrodinámica para analizar y descubrir que este esquema de control tiene defectos. Debido a que la presión estática en la tubería de entrada de licor no solo se ve afectada por el nivel de líquido en el tanque de vino, sino también por la presión posterior en el tanque de vino. En términos generales, el cambio de presión medido por el sensor de presión no puede distinguirse de la fuente. El regulador solo sabe abrir la válvula de regulación cuando la presión es más baja que el valor establecido, y cierre la válvula reguladora cuando la presión es más baja que el valor establecido. Si la presión cambia debido al cambio de nivel de líquido, el control es normal. Si el nivel de líquido no se cambia, pero causado por el cambio de presión posterior, el regulador aún indica que la válvula de regulación de entrada se abre y se cerra pequeña, lo que resulta en el nivel de líquido fuera de control. Si la botella está rota y el suministro de aire es insuficiente, el cilindro completo puede aparecer pronto. Es difícil lograr la consistencia sincrónica en el control de esta correlación, y la precisión y estabilidad del control no son muy buenas. A principios de la década de 1990, presentamos el esquema de control del control independiente de la presión posterior y el nivel de líquido, y desarrollamos un sensor para controlar el nivel de líquido. En 1995, el segundo taller de envasado de Yanjing realizó la prueba productiva en la máquina de tubería corta de 60 cabezas mejorada, que fue bienvenida y afirmada por los operadores y fabricantes. En ese momento, solo instalamos un sensor de nivel de líquido en el tanque de vino. Se descubrió que cuando había vino en el tanque sin llenar la botella o el ralentí, el valor de la pantalla de nivel de líquido cambió por tres o cuatro palabras y no tenía nada que ver con la velocidad de rotación. Se analiza que esto es causado por la imposibilidad de un paralelo absoluto entre la superficie giratoria del tanque de vino y el plano horizontal natural, es decir, la pista de un círculo en un cierto punto en el sensor de nivel de líquido no puede caer en el plano horizontal natural, pero tiene un ángulo incluido con el plano horizontal. Si se ve desde el plano vertical que pasa a través del centro de rotación, el ángulo incluido es cero en la intersección del plano de rotación y el plano horizontal, y continúa girando desde la intersección, el ángulo incluido aumenta gradualmente, y alcanza el máximo al girar a 90 grados, es decir, el ángulo incluido entre el plano de rotación y el plano horizontal. Luego continúe reduciendo el ángulo de rotación. Cuando el ángulo alcanza la línea de intersección a 180 grados, el ángulo vuelve a cero. Y luego continuar girando en la misma dirección, el ángulo incluido se volverá negativo y aumentará. Cuando alcanza los 270 grados, alcanzará el valor negativo máximo y luego disminuirá. Cuando alcanza los 360 grados, volverá a su posición original, y el ángulo incluido volverá a cero nuevamente. Según la ley matemática, la distancia vertical desde un punto en el sensor hasta el plano horizontal natural debe ser el producto del radio de rotación y la función sinusoidal del ángulo incluido. Su valor cambia con el ángulo de rotación, y la ley de su cambio es exactamente la misma que la del ángulo incluido. Cambia de acuerdo con la ley de la función sinusoidal. Por lo tanto, para eliminar este error, se puede eliminar automáticamente instalando el mismo sensor en la misma diferencia de fase de radio de rotación de 180 grados, es decir, en el lugar simétrico con el centro de rotación. En la actualidad, este esquema de control se utiliza en la máquina de llenado de nuestro país, especialmente en la máquina de llenado con un diámetro de cilindro más grande. Las máquinas de relleno de KH y Krones en Alemania están equipadas con cuatro sensores en el mismo radio. Desde un punto de vista matemático, no es necesario en absoluto, y su efecto es exactamente el mismo que el de los dos. Teóricamente, siempre que en el mismo radio, en el rango de 360 ​​grados, de acuerdo con la distribución uniforme de ángulo, como cada 120 grados, uno es tres, cada 90 grados uno es cuatro. La altura de nivel de líquido medida es la suma de los valores medidos de todos los sensores divididos por el número de sensores. Dos se dividen por 2, tres se dividen por 3 y cuatro se dividen por 4. Desde el punto de vista de la física, la velocidad de la máquina de llenado es muy baja, la velocidad angular es muy pequeña y el flujo de llenado de cada válvula de relleno es muy pequeña, por lo que es imposible tener un impacto significativo en el estado del plano horizontal. Por lo tanto, creo que es innecesario usar cuatro sensores. Solo dos sensores deben instalarse simétricamente en la misma circunferencia. El control del nivel de licor en el cilindro de llenado tiene una gran influencia en el relleno de cerveza. La fluctuación del nivel de licor afectará la fluctuación de la velocidad de llenado, no solo el tiempo de llenado, sino también la estabilidad de llenado. Por supuesto, mientras haya vino en el tanque, la pequeña fluctuación del nivel de líquido es irrelevante. Sin embargo, si el nivel de líquido y la presión posterior no se controlan de forma independiente, inevitablemente aumentará el número de parada de la máquina de llenado, aumentará la intensidad de operación de los trabajadores y es difícil lograr la automatización completa. Además, desde la perspectiva de la teoría del control, el control de esta cantidad relacionada también es inapropiado. 5 、 Para convertirse en una mercancía después de la cerveza, la cerveza no pasteurizada debe ser empaquetada. Qué tecnología de embalaje y materiales de embalaje se adoptan depende de la operación y gestión del mercado. El proceso de embalaje aquí incluye el tratamiento terminal de la cerveza. El propósito de cualquier método de tratamiento terminal es extender la vida útil de los productos básicos, que se obtiene a costa de perder el sabor a la cerveza. Cuanto más larga se extienda la vida útil, mayor es la pérdida de sabor, y viceversa. La cerveza con el mejor sabor es la cerveza turbia con más levadura sin filtrar, seguida de la cerveza fresca con la mayoría de la levadura filtrada. En Europa, especialmente en Alemania, a excepción de algunas cervezas exportadas a un lugar distante, otras cervezas se llenan sin pasteurización. El requisito previo para la realización de esta tecnología de envasado de cerveza es la preparación de purificación pura, que incluye el control y la gestión efectivos de los microorganismos. Para el llenado de cerveza, es principalmente para prevenir la contaminación secundaria y el control microbiano efectivo. La cerveza es una comida o una inyección. Está bien si es un poco inofensivo. Además, todas las bacterias que consumen oxígeno no pueden sobrevivir en la cerveza en absoluto. Los dos puntos más importantes en el relleno de cerveza: uno es la limpieza y la esterilización, el otro es la confiabilidad operativa de la máquina de llenado. El más importante es la confiabilidad, que es solo la debilidad del equipo doméstico, que es una de las principales razones por las cuales la mayoría de las máquinas de llenado nacional para el uso de equipos importados de cerveza. La consistencia de la válvula de llenado y la confiabilidad de la operación de la máquina de llenado son las diferencias más obvias entre el equipo nacional y el equipo importado, y también los aspectos más notables. A principios de este año, en el artículo de 'Pure Draft ' Beer publicada en esta revista, hubo una discusión especial. No hay más repetición aquí. Después de que el nivel técnico alcanza un cierto nivel, la confiabilidad se elevará al primer lugar.